Fermentlar globulyar oqsillar boʻlib, barcha hujayra jarayonlarini davom ettirishga yordam beradi. Barcha katalizatorlar singari ular reaksiyani qaytara olmaydi, balki uni tezlashtirishga xizmat qiladi.
Hujayradagi fermentlarning lokalizatsiyasi
Hujayra ichida alohida fermentlar odatda aniq belgilangan organellalarda bo'ladi va harakat qiladi. Fermentlarning lokalizatsiyasi hujayraning bu qismi odatda bajaradigan funktsiyaga bevosita bog'liq.
Deyarli barcha glikoliz fermentlari sitoplazmada joylashgan. Trikarboksilik kislota siklining fermentlari mitoxondriyal matritsada joylashgan. Gidrolizning faol moddalari lizosomalarda mavjud.
Hayvon va o’simliklarning alohida to’qimalari va organlari nafaqat fermentlar to’plami, balki faolligi bilan ham farqlanadi. To'qimalarning bu xususiyati klinikada ma'lum kasalliklarni tashxislashda qo'llaniladi.
To'qimalardagi fermentlar faolligi va to'plamida ham yoshga bog'liq xususiyatlar mavjud. Ular embrion rivojlanish davrida to'qimalarning differentsiatsiyasi paytida aniq ko'rinadi.
Ferment nomenklaturasi
Bir nechta nomlash tizimlari mavjud boʻlib, ularning har biri turli darajada fermentlarning xususiyatlarini hisobga oladi.
- Arzimas. Moddalarning nomlari tasodifiy berilgan. Masalan, pepsin (pepsis - "hazm qilish", yunoncha) va tripsin (tripsis - "nozik", yunoncha)
- Ratsional. Fermentning nomi substratdan va "-ase" oxiridan iborat. Masalan, amilaza kraxmalning gidrolizlanishini tezlashtiradi (amilo - "kraxmal", yunoncha).
- Moskva. U 1961 yilda 5-Xalqaro biokimyo kongressida fermentlar nomenklaturasi boʻyicha xalqaro komissiya tomonidan qabul qilingan. Moddaning nomi substrat va ferment tomonidan katalizlanadigan (tezlashtirilgan) reaktsiyadan iborat. Agar fermentlarning vazifasi atomlar guruhini bir molekula (substrat) dan ikkinchisiga (akseptorga) o'tkazish bo'lsa, katalizatorning nomi qabul qiluvchining kimyoviy nomini o'z ichiga oladi. Masalan, aminokislotalarni alanindan 2-gidroksiglutar kislotaga o'tkazish reaktsiyasida alanin: 2-oksoglutarat aminotransferaza fermenti ishtirok etadi. Nomi aks ettiradi:
- substrat - alanin;
- akseptor - 2-oksoglutar kislota;
- reaksiyada aminokislota oʻtkaziladi.
Xalqaro komissiya barcha ma'lum fermentlar ro'yxatini tuzdi, ular doimiy ravishda yangilanadi. Bu yangi moddalarning kashf etilishi bilan bog'liq.
Fermentlar tasnifi
Fermentlarni guruhlarga bo'lishning ikki yo'li mavjud. Birinchisi ushbu moddalarning ikkita sinfini taklif qiladi:
- oddiy - faqat oqsildan iborat;
- kompleks - tarkibida oqsil qismi (apoenzim) va koenzim deb ataladigan oqsil bo'lmagan qism mavjud.
Oqsil bo'lmagan qismgamurakkab ferment vitaminlarni o'z ichiga olishi mumkin. Boshqa moddalar bilan o'zaro ta'sir faol markaz orqali sodir bo'ladi. Bu jarayonda butun ferment molekulasi ishtirok etmaydi.
Fermentlarning xossalari, boshqa oqsillar kabi, ularning tuzilishi bilan belgilanadi. Bunga qarab katalizatorlar faqat reaksiyalarini tezlashtiradi.
Tasniflashning ikkinchi usuli moddalarni fermentlar funktsiyasiga ko'ra ajratadi. Natijada oltita sinf:
- oksidoredüktaza;
- transferalar;
- gidrolazalar;
- izomeraz;
- lyases;
- ligazalar.
Bular umumiy qabul qilingan guruhlar boʻlib, ular nafaqat ulardagi fermentlarni tartibga soluvchi reaksiyalar turlari bilan farqlanadi. Turli guruhlarning moddalari har xil tuzilishga ega. Hujayradagi fermentlarning vazifalari esa bir xil bo'lishi mumkin emas.
Oksidoredduktazlar - redoks
Birinchi guruh fermentlarining asosiy vazifasi oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarini tezlashtirishdir. Xarakterli xususiyat: elektronlar yoki vodorod atomlari birinchi substratdan oxirgi qabul qiluvchiga o'tadigan oksidlovchi fermentlar zanjirlarini hosil qilish qobiliyati. Bu moddalar reaksiyadagi ish printsipi yoki ish joyiga ko'ra ajratiladi.
- Aerob degidrogenazalar (oksidazalar) elektronlar yoki protonlarning bevosita kislorod atomlariga oʻtishini tezlashtiradi. Anaeroblar bir xil harakatlarni bajaradi, lekin elektronlar yoki vodorod atomlarini kislorod atomlariga o'tkazmasdan davom etadigan reaktsiyalarda.
- Asosiydehidrogenazlar oksidlangan moddadan (birlamchi substrat) vodorod atomlarini olib tashlash jarayonini katalizlaydi. Ikkilamchi - ikkilamchi substratdan vodorod atomlarini olib tashlashni tezlashtirish, ular birlamchi dehidrogenaza yordamida olingan.
Yana bir xususiyat: juda cheklangan koenzimlar to'plamiga (faol guruhlarga) ega bo'lgan ikki komponentli katalizatorlar bo'lib, ular turli xil oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarini tezlashtirishi mumkin. Bunga ko'p sonli variantlar orqali erishiladi: bir xil koenzim turli apofermentlarga qo'shilishi mumkin. Har bir holatda o'ziga xos xususiyatlarga ega maxsus oksidoreduktaza olinadi.
Ushbu guruh fermentlarining yana bir funksiyasi borki, uni e'tiborsiz qoldirib bo'lmaydi - ular energiya chiqishi bilan bog'liq kimyoviy jarayonlarning borishini tezlashtiradi. Bunday reaksiyalar ekzotermik deb ataladi.
Transferazlar - tashuvchilar
Bu fermentlar molekulyar qoldiqlar va funksional guruhlarning oʻtish reaksiyalarini tezlashtirish funksiyasini bajaradi. Masalan, fosfofruktokinaz.
O'tkazilgan guruhga qarab sakkizta katalizatorlar guruhi ajratiladi. Keling, ulardan bir nechtasini ko'rib chiqaylik.
- Fosfotransferazalar - fosfor kislotasi qoldiqlarini ko'chirishga yordam beradi. Ular mo'ljallangan joyga ko'ra kichik sinflarga bo'linadi (alkogol, karboksil va boshqalar).
- Aminotransferazalar - aminokislotalarning transaminatsiya reaktsiyalarini tezlashtiradi.
- Glikosiltransferazalar - glikozil qoldiqlarini fosfor efir molekulalaridan mono- va polisaxarid molekulalariga o'tkazadi. Reaktsiyalarni taqdim etingo'simlik va hayvonlarda oligo- yoki polisaxaridlarning parchalanishi va sintezi. Masalan, ular saxarozaning parchalanishida ishtirok etadilar.
- Asiltransferazalar karboksilik kislota qoldiqlarini aminlar, spirtlar va aminokislotalarga o'tkazadi. Asil-koenzim-A - asil guruhlarining universal manbai. Buni atsiltransferazalarning faol guruhi deb hisoblash mumkin. Sirka kislotasi asil ko'pincha toqat qilinadi.
Gidrolazalar - suv bilan bo'linadi
Ushbu guruhda fermentlar suv ishtirok etadigan organik birikmalarning bo'linish (kamroq sintez) reaktsiyalari uchun katalizator vazifasini bajaradi. Ushbu guruhning moddalari hujayralar va ovqat hazm qilish sharbatida mavjud. Oshqozon-ichak traktidagi katalizatorlar molekulalari bir komponentdan iborat.
Bu fermentlarning joylashuvi lizosomalardir. Ular hujayradagi fermentlarning himoya funktsiyalarini bajaradilar: ular membranadan o'tgan begona moddalarni parchalaydi. Ular, shuningdek, hujayra uchun endi kerak bo'lmagan moddalarni ham yo'q qiladi, ular uchun lizosomalar tartibli deb nomlanadi.
Ularning boshqa "taxalluslari" hujayra o'z joniga qasd qilishdir, chunki ular hujayra avtolizi uchun asosiy vositadir. Agar infektsiya yuzaga kelsa, yallig'lanish jarayonlari boshlanadi, lizosoma membranasi o'tkazuvchan bo'ladi va gidrolazlar sitoplazmaga kirib, uning yo'lidagi hamma narsani yo'q qiladi va hujayrani yo'q qiladi.
Ushbu guruhdan bir necha turdagi katalizatorlarni ajrating:
- esterazalar - alkogol esterlarining gidrolizlanishi uchun javob beradi;
- glikozidazalar - glikozidlarning gidrolizlanishini tezlashtiradiular qanday izomer ta'sir qiladi, a- yoki b-glikozidazalarni ajratadi;
- peptid gidrolazalar oqsillardagi peptid bog'lanishlarining gidrolizlanishi va ma'lum sharoitlarda ularning sintezi uchun javobgardir, ammo tirik hujayrada oqsil sintezining bu usuli qo'llanilmaydi;
- amidazalar - kislota amidlarining gidrolizlanishi uchun javob beradi, masalan, ureaza karbamidning ammiak va suvga parchalanishini katalizlaydi.
Izomerazalar - molekulaning transformatsiyasi
Bu moddalar bitta molekula ichidagi oʻzgarishlarni tezlashtiradi. Ular geometrik yoki konstruktiv bo'lishi mumkin. Bu ko'p jihatdan sodir bo'lishi mumkin:
- vodorod atomlarining koʻchishi;
- fosfat guruhini siljitish;
- atom guruhlarining fazoda joylashishini o'zgartirish;
- qoʻsh bogʻlanishni siljitish.
Izomerlanish organik kislotalar, uglevodlar yoki aminokislotalar bo'lishi mumkin. Izomerazalar aldegidlarni ketonlarga aylantira oladi va aksincha, cis shaklini trans shaklga o'tkazadi va aksincha. Ushbu guruh fermentlari qanday vazifani bajarishini yaxshiroq tushunish uchun izomerlardagi farqlarni bilish kerak.
Liaslar aloqalarni uzdi
Bu fermentlar organik birikmalarning gidrolitik boʻlmagan parchalanishini bogʻlar orqali tezlashtiradi:
- uglerod-uglerod;
- fosfor-kislorod;
- uglerod-oltingugurt;
- uglerod-azot;
- uglerod-kislorod.
Bunda karbonat angidrid, suv, ammiak kabi oddiy mahsulotlar ajralib chiqadi va qo’sh bog’lar yopiladi. Bu reaktsiyalarning bir nechtasi teskari yo'nalishda, tegishli fermentlar esa mos ravishda borishi mumkinbu sharoitda nafaqat parchalanish, balki sintez jarayonlarini ham katalizlaydi.
Liazlar uzilgan aloqa turiga qarab tasniflanadi. Ular murakkab fermentlardir.
Ligase oʻzaro bogʻlanishlar
Bu guruh fermentlarining asosiy vazifasi sintez reaksiyalarini tezlashtirishdir. Ularning xususiyati biosintetik jarayonni amalga oshirish uchun energiya bilan ta'minlashga qodir bo'lgan moddalarning parchalanishi bilan yaratilishning konjugatsiyasidir. Shakllangan ulanish turiga ko'ra oltita kichik sinf mavjud. Ulardan beshtasi liyaza kichik guruhlari bilan bir xil, oltinchisi esa azot-metall aloqasini yaratish uchun javobgardir.
Ba'zi ligazalar ayniqsa muhim hujayra jarayonlarida ishtirok etadi. Masalan, DNK ligaza dezoksiribonuklein kislotaning replikatsiyasida ishtirok etadi. U bitta ipli uzilishlarni o'zaro bog'laydi va yangi fosfodiester aloqalarini yaratadi. Aynan u Okazaki bo'laklarini bog'laydi.
Xuddi shu ferment gen injeneriyasida faol foydalaniladi. Bu olimlarga kerakli bo‘laklardan DNK molekulalarini birlashtirib, noyob dezoksiribonuklein kislota zanjirlarini yaratish imkonini beradi. Ularga har qanday ma'lumot kiritilishi mumkin, shuning uchun kerakli oqsillarni ishlab chiqarish uchun zavod yaratiladi. Masalan, siz bakteriyaning DNKsiga insulin sintezi uchun mas'ul bo'lgan qismni tikishingiz mumkin. Va hujayra o'z oqsillarini tarjima qilganda, u tibbiy maqsadlarda zarur bo'lgan foydali moddani hosil qiladi. Faqat uni tozalash qoladi va u ko'plab kasallarga yordam beradi.
Tanadagi fermentlarning katta roli
Ular mumkinreaktsiya tezligini o'n barobardan ortiq oshirish. Bu shunchaki hujayraning normal ishlashi uchun zarurdir. Va har bir reaktsiyada fermentlar ishtirok etadi. Shuning uchun organizmdagi fermentlarning vazifalari barcha davom etayotgan jarayonlar kabi xilma-xildir. Va bu katalizatorlarning ishdan chiqishi jiddiy oqibatlarga olib keladi.
Fermentlar oziq-ovqat, engil sanoat, tibbiyotda keng qo'llaniladi: ular pishloq, kolbasa, konserva tayyorlash uchun ishlatiladi va kir yuvish kukunlari tarkibiga kiradi. Ular fotografik materiallar ishlab chiqarishda ham qo'llaniladi.
